橡胶籽脱壳试验机工作参数优化与试验

为提高橡胶籽脱壳加工的脱壳率和降低其破碎率,本文结合橡胶籽物理特性,运用Box-Behnken试验设计理论进行关键部件工作参数试验与优化,重点研究橡胶籽脱壳试验机工作关键参数中滚筒转速、脱壳间隙、滚筒表面材料自流角对脱壳率、破碎率的影响规律,将脱壳率、破碎率作为响应指标进行双目标优化和响应面分析,得出当橡胶籽脱壳试验机关键部件在给定区间内的最佳工作参数组合为:滚筒转速343.03 r/min,脱壳间隙12.35 mm,滚筒表面材料自流角15.5°,此时脱壳率和破碎率达到区间内最优解,其值分别为84.53%、12.95%。将优化参数修正后在实验室自制的橡胶籽脱壳试验机上多次重复验证试验,得出此时平均脱壳率为83.78%,破碎率为12.47%,说明此工作参数优化结果具有较高可靠性。该研究可为提高橡胶籽脱壳设备工作质量提供参考。     

玉米秸秆皮颗粒燃料耐久性能试验与工艺优化

为研究原料特性和设备关键机构运动因素对生物质颗粒燃料耐久性能的影响规律及其最佳因素参数组合,以玉米秸秆皮为原料,利用平模成型机对其进行压缩成型试验。以含水率、模辊间隙、主轴转速为试验因素,以抗破碎性为评价指标,采用Box-Benhnken法进行三因素三水平响应面试验设计;借助Design—Expert 8.0.6软件进行回归分析和响应面分析,建立并分析了各试验因素与抗破碎性之间的数学模型。结果表明,对抗破碎性影响程度的大小顺序为:含水率主轴转速模辊间隙;在含水率为15%、模辊间隙为0.3mm、主轴转速为196r/min条件下,玉米秸秆皮颗粒燃料的抗破碎性为94.9%。     

双圆台锥式蓖麻脱壳清选机设计与试验

为提高蓖麻脱壳效率,确定了滚搓式的脱壳方法,设计了双圆台结构的脱壳装置以及振动筛选与气吸相结合的清选机构。根据蓖麻蒴果的物理机械特性,设计脱壳装置的内层壳体为不对称双圆台结构。确定锥角并设计脱壳滚筒间隙与脱壳滚筒外层壳体,建立不同阶段脱壳滚筒位置与脱壳间隙的数学模型,为脱壳装置动力学模拟提供理论依据。利用ADAMS对蓖麻蒴果不同脱壳阶段进行运动学仿真,分析物料在压裂阶段与脱壳阶段的位移、速度变化规律,并分析不同脱壳滚筒出料口间隙对各阶段的影响。仿真结果表明：压裂阶段,随着上脱壳滚筒出料口间隙的增加,蓖麻蒴果到达特定压裂位置的时间延后、位移增加、运动速度在0.56s时达到最大。脱壳阶段,随着下脱壳滚筒出料口间隙的增加,蓖麻籽到达特定脱壳位置的时间延后;蓖麻籽到达破壳条件时的位移增加,运动速度先增大后减小。根据仿真结果,选取可调式蓖麻脱壳清选一体装置合理的工作参数区间,以脱壳滚筒转速、上脱壳滚筒出料口间隙、下脱壳滚筒出料口间隙为因素,以脱净率、破损率为指标,利用响应面分析法,对脱壳装置进行试验研究。经双目标优化,取滚筒转速为270r/min、上脱壳滚筒出料口间隙为13.54mm、下脱壳滚筒出料口间隙为5mm;经试验验证,此时脱壳装置工作性能最佳,脱净率为92.03%,破损率为3.1%。     

双滚筒气力循环式花生脱壳机设计

提出了双滚筒气力循环式花生脱壳机总体结构方案、二次循环脱壳与气力输送工作原理,进行了双滚筒脱壳装置、清选装置和传动系统等关键工作部件的结构设计.双滚筒脱壳装置由直径、转速不同的一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒以及各自的凹板筛构成;清选装置主要由振动筛和风机组成.花生脱壳试验结果表明:适宜含水率下花育23品种花生,在一次脱壳滚筒和二次脱壳滚筒转速分别为296、392 r/min时,花生脱壳综合性能指标最优,即花生脱净率为99.12％,花生仁破碎率为1.82％,花生仁损失率为0.40％.     

三滚式小区育种花生脱壳机设计与试验

花生育种研究中存在花生量小但品种多、荚果大小不一的情况,针对人工脱壳效率低而机械脱壳损伤多、脱净率低等问题,在对典型花生种果物理机械特性研究基础上,提出了小型3级回转、单排3滚筒并列式脱壳的方案,进行脱壳滚筒、旋转打板以及传动系统等装置和部件的结构设计;脱壳滚筒由同一轴上并排的3个子滚筒组成,可调节与凹板筛距离,增减打板个数;气力清选装置由离心式风机组成。以小区育种为目的,选取白沙品种为研究对象,通过正交试验分析,以滚筒转速、脱壳间隙和打板个数为试验因素,损伤率和脱净率为试验指标,进行优化试验。结果表明:滚筒转速为350 r/min、脱壳间隙为20 mm、打板为3个时,花生脱壳综合指标最优,脱净率为99.15%,损伤率为2.3%,满足种用花生脱壳要求。     

响应面法优化枯草芽胞杆菌发酵产蛋白酶条件

利用响应面法对枯草芽孢杆菌产蛋白酶发酵条件进行优化。用Plackett-Burman法筛选出3个影响较大的重要因素,分别为:装液量、转速和种子培养时间,最陡爬坡试验接近以上3个因素最优水平后,再利用Box-Behnken设计,得到最优发酵条件为:装液量40mL、摇床转速161r/min和种子培养时间38h。此条件下理论预测值974.96U/mL。验证试验与预测值接近,利用响应面法获得了枯草芽孢杆菌产蛋白酶的最佳发酵条件。     

先揉切后分离风筛组合式花生膜秧分离装置设计与试验

针对覆膜花生收获后的花生秧在饲料加工过程中存在膜秧分离不彻底、损失率高等问题,结合揉切后物料尺寸特征和悬浮特性,设计了一种兼具分级、清土、输送和除膜功能的风筛组合式膜秧分离装置,并进行了膜秧分离特性试验与参数优化。以上层筛风机转速、下层筛风机转速和振动筛频率为试验因素,以除膜率和损失率为试验指标,运用Design Expert 8.0.6软件设计三因素三水平二次回归正交试验,建立了响应面回归模型,并进行优化与试验验证。结果表明：各因素对除膜率影响的主次顺序为：下层筛风机转速、上层筛风机转速、振动筛频率;各因素对损失率影响的主次顺序为：下层筛风机转速、振动筛频率、上层筛风机转速。对优化结果进行了试验验证,当上层筛风机转速760r/min、下层筛风机转速670r/min、振动筛频率4Hz时,除膜率为91.24%,损失率为8.51%,验证试验结果与模型预测值相对误差小于5%。     

切流式油葵脱粒筛分机设计与试验

针对油葵脱粒生产中存在的油葵籽粒含杂率、损失率高等问题,设计了一种切流式油葵脱粒筛分机。利用RecurDyn软件建立了振动筛动力学模型,以筛面质心点为对象分析了筛面运动规律。结果表明,该振动筛的运动有利于油葵籽粒向前输送和分散,可有效避免堆积堵塞现象。通过单因素试验确定了滚筒转速、喂入量、预设脱粒间隙的取值范围;以滚筒转速、喂入量、预设脱粒间隙为试验因素,油葵籽粒含杂率、损失率为评价指标,设计Box-Behnken试验,运用Design-Expert 10.0.7软件对Box-Behnken试验结果进行方差分析,建立了评价指标与试验因素的回归模型。以降低油葵籽粒含杂率、损失率为目标,对滚筒转速、喂入量、预设脱粒间隙进行多目标寻优求解,获得了较优工作参数组合：滚筒转速264 r/min、喂入量1.9 kg/s、预设脱粒间隙36 mm。脱粒试验结果表明,油葵籽粒含杂率、损失率分别为1.94%、2.64%,满足脱粒要求。     

打击揉搓式花生脱壳试验研究

简述了打击揉搓式花生脱壳机结构与工作原理。针对市场现有花生脱壳机果仁破伤率高、剥净率低、品种适应性差等技术难题,构建了打击揉搓式花生脱壳试验台,以分级后白沙品种花生为试验物料,果仁破碎率、损伤率和机具剥净率为主控指标,开展了花生脱壳工艺、设备特性等方面的相关试验研究。分析了喂料速率(生产率)、荚果含水率、滚筒结构及凹板筛结构形式、脱壳滚筒打板线速度(滚筒转速)、凹板筛栅条间隙以及滚筒―凹板筛组配间距因素对脱壳指标的影响规律。     

直立锥滚筒式小区花生脱壳机设计与试验

对于育种和栽培等科研用小区花生脱壳而言,不但要求脱壳机适应小量脱壳,而且要求脱壳过程中损伤小、清种快捷方便。目前小区试验的花生脱壳主要靠人工作业,脱壳效率低下,容易出现清种不便和不净,造成每个小区处理之间的"混杂"等现象。为此在对现有卧式花生脱壳机特点研究的基础上,提出了直立式锥滚筒花生脱壳方案,进行了脱壳机总体结构设计;在花生荚果脱壳受力分析基础上,确定了锥滚筒脱壳结构及其参数范围;最后以四粒红花生为研究对象,以锥滚筒转速、锥滚筒半锥角、最小脱壳间隙为因素进行性能影响试验,结果表明在锥滚筒转速为340 r/min、锥滚筒半锥角为40°、最小脱壳间隙为10 mm时脱壳综合指标最优,脱净率为97. 84%,损伤率为2. 97%,较好地满足了小区花生脱壳要求。     

挤压膨化工艺参数对亚麻籽体外消化率的影响

使用SLG67-18.5型双螺杆挤压机研究亚麻籽挤压膨化工艺参数对亚麻籽体外消化率的影响,采用四因子二次通用旋转组合设计进行试验,建立亚麻籽体外消化率的数学模型,考察了膨化温度、螺杆转速、喂料速度、亚麻籽含水率对膨化亚麻籽体外消化率的影响规律和交互作用,影响程度依次为含水率、喂料速度、螺杆转速、温度,其中螺杆转速和温度影响不显著,只有温度和螺杆转速的交互作用显著.并通过膨化亚麻籽的微观结构分析了膨化后体外消化率得以提高的机理.     

苜蓿调制试验台测控系统设计与试验

为研究调制辊工作参数对苜蓿调制性能的影响,在已有苜蓿调制试验台的基础上,利用LabVIEW软件设计了一套试验台测控系统。该测控系统主要由电动机控制系统、数据采集系统、调制辊间隙调节系统和上位机系统4部分组成,实现了调制辊转速在350~1350 r/min之间的连续可调和调制辊间隙在2~4 mm之间的精确控制,数据采样速率最高可达1 kHz,并在测控系统显示界面上实时显示与保存试验台工作过程中固定辊与传动轴之间的扭矩和转速曲线、电动机功率曲线以及浮动辊轴承座与间隙调节液压缸之间的压力曲线。利用配备测控系统的试验台,以紫花苜蓿为试验对象,采用Box-Behnken试验设计方法进行了三因素三水平响应面试验,结果表明,该测控系统能够实现试验台精确控制与数据实时精准采集。分别建立了单位能耗、苜蓿压扁率和压扁损失率与试验因素的二次回归模型,得到了试验条件下调制工作参数的最优解分别为:调制辊转速775 r/min、调制辊间隙3.3 mm、调制辊单位工作长度喂入量2.77 kg/(m·s);同时,得到了苜蓿调制试验目标值的最优解分别为:单位能耗909.25 J/kg、苜蓿压扁率96.67%、压扁损失率1.67%。利用紫花苜蓿进行了验证试验,结果表明,在最优工作参数组合条件下,单位能耗、苜蓿压扁率、压扁损失率分别为931.42 J/kg、94.33%、1.65%,与模型优化值的相对误差均小于3%。该测控系统为苜蓿的调制试验提供了可靠的技术支撑,也为苜蓿调制机构的设计及工作参数的选择提供了数据参考和理论依据。     

挤压膨化参数对水酶法提取米糠油得率的影响

挤压膨化可以破坏细胞壁,减少传统水酶法提取米糠油中酶种类的应用和获得较高的提油率。研究挤压膨化参数(物料含水率、挤压温度、螺杆转速、模孔直径)对水酶法提取米糠油得率的影响规律,并利用响应面法对挤压参数进行了优化。得到最优参数为:物料含水率14%、模孔直径18mm、挤压温度110℃、螺杆转速105 r/min,且在只使用一种碱性蛋白酶情况下提油率达到89.61%,比蒸汽预处理复合酶提米糠油(85.76%)提高4%左右。     

搓压式蓖麻脱壳机脱壳过程运动分析与试验

为优化蓖麻蒴果柔性脱壳装置的脱壳过程参数,基于离散元粘结接触理论,构建蓖麻蒴果脱壳过程仿真模型,对物料在脱壳室内运动过程进行分析。结果表明,当滚筒转速为250r/min、脱壳间隙为7mm、填充率为40%时,脱壳率最高。滚筒转速对颗粒受到的最大压力和最大速度影响显著,随着转速的增加,颗粒间最大挤压力从68.78N减小到68.10N,颗粒最大速度从8.92m/s增加到12.99m/s,脱壳率从91.23%增加到91.28%,然后下粒最大压力从76.93N下降到58.69N,颗粒最大速度先由12.14m/s增加至12.99m/s,后减小至10.05 m/s;脱壳率先由92.50%减小至89.59%,后增加至91.41%。蓖麻蒴果在脱壳过程中,颗粒在X轴方向运动的平均速度从4.17m/s减小到3.26m/s;颗粒在Y轴方向运动的平均速度从8.26m/s减小到7.59m/s;颗粒在Z轴方向运动的平均速度从6.58m/s减小到6.24m/s。开始脱壳阶段,蓖麻蒴果集中分布在脱壳室中部,部分呈堆积现象,其运动轨迹为接触内滚筒后弹起一定高度后下落并随内滚筒转动,向出料口方向运动;稳定脱壳阶段,蓖麻蒴果集中均匀分布在脱壳室出料口附近,并随着内滚筒一起转动;脱壳结束阶段,物料集中分布在脱壳室出料口底部位置,并不断向底部位置移动,大部分蓖麻从脱壳室右侧排出。通过仿真得到脱壳过程最优参数组合为：转速350r/min、脱壳间隙5mm、填充率40%。试验结果为：转速350r/min、脱壳间隙5mm、填充率30%,因3个因素中转速和脱壳间隙为极显著因素,填充率为显著因素,故差异在合理范围内。     

薄皮扁桃低损伤脱壳分析与试验

针对扁桃脱壳装置存在脱壳不完全、脱壳率低的问题,对扁桃脱壳机在脱壳取仁过程中果壳加载损伤进行分析,确定挤压加载状态下脱壳区裂纹扩展及果壳分离的基本特点。根据薄皮扁桃物理特性试验及预试验结果,选取脱壳间隙、刚性辊转速、柔性带线速度作为试验因素,脱壳率和核仁破损率作为试验指标进行正交试验,试验样品为Ⅱ等级厚度 12~13 mm的扁桃。试验结果表明：脱壳间隙为11 mm,刚性辊转速为200 r/min,柔性带线速度为0.7 m/s,是该机具工作参数的最优组合。对该参数组合进行验证试验,脱壳率为97.68%,破损率为6.85%,满足生产要求,为扁桃精深加工奠定基础。     

盘刀式铡草机切割性能试验研究

针对盘刀式铡草机存在的生产率低、功耗大的问题,对铡草机切割器切割性能进行试验研究。利用9Z-6A型盘刀式铡草机切割试验台,以主轴转速、动定刀间隙和秸秆含水率为试验因素,以比功耗为性能指标进行切割性能试验研究。单因素试验结果表明:比功耗随着秸秆含水率的上升而上升,当含水率到达44%左右时,比功耗最大;比功耗随着主轴转速的升高先上升后下降,主轴转速为650 r/min时比功耗最大;比功耗随着动定刀间隙的加先上升后下降,在动定刀间隙为2 mm时,比功耗最高。多因素试验结果表明:试验因素对铡草机切割过程比功耗影响的主次顺序:主轴转速>动定刀间隙>含水率;当动定刀间隙为2 mm,主轴转速为650 r/min,玉米秸秆含增水率为27%时,铡草机切割过程比功耗值最高;得到了铡草机黄贮工作范围内预测比功耗的回归方程。该研究可为切碎器性能改进和实际生产提供依据。     

基于MatlabSimulink动力学分析的荞麦脱粒装置设计与试验

针对荞麦脱粒损失率和破碎率高的问题,采用伸缩杆齿与纹杆混合式荞麦脱粒装置和弹性可调节凹板组合的方式,设计了一种荞麦脱粒装置,分析了关键部件结构与参数设计。运用Matlab/Simulink软件建立脱粒装置关键部件动力学分析,结果表明,在机构无负载工作时,脱粒装置运行平稳,滚筒阻力最大消耗功率为0.53 kW,维持滚筒匀速旋转扭矩所消耗功率为3.11 kW,总体上动力消耗较小。利用Design-expert软件,以滚筒转速、脱粒间隙为试验因素,损失率与破碎率为评价指标进行2因素5水平二次回归正交旋转组合试验,并对试验结果进行参数优化,试验表明,在荞麦籽粒含水率为17.5%～23.2%,秸秆含水率为70.0%～74.9%条件下,最佳试验组合为喂入量每组2 kg、滚筒转速457.161 r/min、脱粒间隙为12.6815 mm,其损失率为0.337%、破碎率为0.236%,试验结果符合设计要求。      

响应面优化巴旦木油水酶法提取工艺

利用响应面法优化水酶法提取巴旦木油的工艺条件。在单因素试验基础上,选取液料比、加酶量和酶解时间为影响因子,以提油率为响应值,应用Box-Behnken中心组合试验设计建立各因素与提油率关系的响应面数学模型。结果表明:水酶法提取巴旦木油的最佳工艺条件为液料比5.3∶1、细胞多糖水解酶用量3.5%、酶解温度45℃和酶解时间4.5h,在此条件下巴旦木提油率为68.9%,与预测值相符。     

滚筒凹板筛式花生脱壳结构仿真试验研究

为改善花生脱壳机的脱净率,利用SolidWorks软件建立脱壳装置三维模型,在EDEM中构建滚筒凹板筛式花生脱壳机脱壳装置的破碎仿真模型,为探究滚筒凹板筛花生脱壳机的工作性能,以高油花生新品种宇花14号为试验样本,通过颗粒替换建立花生荚果仿真模型,采用单因素试验法对花生脱壳结构性能进行仿真分析,分别探究滚筒转速、滚筒凹板筛间隙、喂入量对花生脱壳性能的影响。试验结果表明：在保证其他因素一定的条件下,滚筒转速越大,黏结键破碎数目越多,滚筒转速为290r/min时,黏结键破碎数最高,为21 756;凹板筛间隙越大,黏结键破碎数目越少,凹板筛间隙为19mm时,黏结键破碎数目最高,为21 047;随着喂入量的增加,黏结键破碎率先增加后减小。研究可为滚筒凹板筛式花生脱壳机械的设计与优化提供理论依据。     

小型滚压式橡胶果脱壳机的设计与试验

针对目前橡胶果脱壳机械存在脱壳率低和整仁率低的问题,利用挤压、搓擦原理,设计了一种脱壳间隙可调的小型滚压式橡胶果脱壳机,并阐述了机器整体结构的设计方案和主要部件结构。设计的脱壳装置与脱壳间隙调节装置能够适应不同品种与外形的橡胶果,很好地解决了橡胶果脱壳率低和整仁率低的问题。试验结果表明:当脱壳间隙为14mm时,脱壳率和整仁率分别为88%与78%,满足了实际生产的要求。小型滚压式橡胶果脱壳机提高了工作效率,降低了劳动强度,可对橡胶果脱壳机械的研发提供参考。